舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法，属于自动化测量技术领域，本发明为解决现有舵机锥齿轮副间隙采用手动方式进行测量和调整，其测量精度和测量效率都较低的问题。本发明方法的测量工装：在一维电动台上设置光栅尺传感器和压力传感器；光栅尺传感器用于测量一维电动台移动的距离，压力传感器用于测量一维电动台与大齿轮之间的压力；采用电流传感器监测电机的电流值；上位机读取PLC在现场采集的电流、压力和位移信号；该方法为：步骤一、获取锥齿轮副间隙的机械零位读数HA；步骤二、获取锥齿轮副间隙的测量终止位读数HB；步骤三、获取舵机锥齿轮副的优化间隙D＝HB‑HA，保证系统工作时，锥齿轮副处于优化的工作间隙位置。
1.舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法，其特征在于，该方法的测量工装包括电机(3)、电流传感器(4)、光栅尺传感器(5)、压力传感器(6)和一维电动台(7)；
锥齿轮副包括小齿轮(1)和大齿轮(2)，小齿轮(1)由电机(3)驱动旋转，工作状态的大齿轮(2)与小齿轮(1)啮合传动；
在一维电动台(7)上设置光栅尺传感器(5)和压力传感器(6)；光栅尺传感器(5)用于测量一维电动台(7)移动的距离，压力传感器(6)用于测量一维电动台(7)与大齿轮(2)之间的压力；采用电流传感器(4)监测电机(3)的电流值；上位机(9)读取PLC(8)在现场采集的电流、压力和位移信号；
步骤A1、手动调整至工装机械零位位置，此时锥齿轮副的大齿轮(2)安装在工作位置，小齿轮(1)未安装，处于自由状态；
步骤A2、令一维电动台(7)从初始位置开始向大齿轮(2)移动，当压力传感器(6)采集的压力信号达到0.2N时，表明一维电动台(7)接触到大齿轮(2)，则一维电动台(7)停止移动，记录此时光栅尺传感器(5)的读数作为一维电动台(7)移动距离HA1；
令一维电动台(7)返回初始位置，并反复执行步骤A2所述操作，获取十组数据HA1、HA2、HA3、HA4、HA5、HA6、HA7、HA8、HA9和HA10；
步骤A4、给电机(3)供电，电机(3)带动未与大齿轮(2)啮合的小齿轮(1)空转，电流传感器(4)采集的电机(3)的电流信号，记录电机(3)的空转电流A0；
步骤B1、手动调整，利用弹簧给锥齿轮副的小齿轮(1)和大齿轮(2)之间施加10N±0.2N的相互作用力，令小齿轮(1)和大齿轮(2)的啮合位置无限接近；
步骤B2、给电机(3)供电，电机(3)带小齿轮(1)转动，大齿轮(2)随小齿轮(1)转动，舵机锥齿轮副进行工作状态；此时电流传感器(4)监测到电机(3)的电流远大于其空转电流A0；
步骤B3、令一维电动台(7)从初始位置开始向大齿轮(2)移动，一维电动台(7)与大齿轮接触后推动大齿轮(2)向背离小齿轮(1)方向移动，电流传感器(4)监测到电机(3)的电流随着小齿轮(1)和大齿轮(2)间隙加大而减小，当电机(3)的电流值处于A0+0.01A～A0+0.03A范围内时，表明此时的舵机锥齿轮副的间隙为优化工作间隙，一维电动台(7)停止移动，记录此时光栅尺传感器(5)的读数作为一维电动台(7)移动距离HB1；
令一维电动台(7)返回初始位置，并反复执行步骤B3所述操作，获取十组数据HB1、HB2、HB3、HB4、HB5、HB6、HB7、HB8、HB9和HB10；
步骤三、根据步骤一获取的锥齿轮副间隙的机械零位读数HA和步骤二获取的锥齿轮副间隙的测量终止位读数HB来获取舵机锥齿轮副的优化间隙D＝HB-HA；所述优化间隙D对应舵机系统需要的调整垫片厚度，舵机系统加入此厚度调整垫片后，能保证系统工作时，锥齿轮副处于优化的工作间隙位置。
2.根据权利要求1所述舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法，其特征在于，光栅尺传感器(5)外置于一维电动台(7)。
舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法
技术领域
[0001] 本发明属于自动化测量技术领域。
背景技术
[0002] 舵机锥齿轮副间隙大小影响机电伺服机构的传动灵敏性，并且传动间隙的不同会产生系统抖动问题。由于机加产品的加工差异性，机电伺服机构装配间隙需要通过调整垫片的调整，使机电伺服机构的装配间隙具有相近的传动间隙，从而保证机电伺服机构装配的一致性。机电伺服机构的装配间隙包括三个方面：锥齿轮副之间的装配间隙、谐波齿轮刚轮的传动间隙，以及机电伺服机构总的传动间隙。
[0003] 目前，舵机锥齿轮副之间的装配间隙测量和调整主要通过手动方式完成，测量精度和测量效率都较低。对于批量生产的舵机产品而言，实现锥齿轮副间隙的自动化测量显得尤为迫切。
发明内容
[0004] 本发明目的是为了解决现有舵机锥齿轮副间隙采用手动方式进行测量和调整，其测量精度和测量效率都较低的问题，提供了一种舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法。
[0005] 本发明所述舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法，该方法的测量工装包括电机、电流传感器、光栅尺传感器、压力传感器和一维电动台；
[0006] 锥齿轮副包括小齿轮和大齿轮，小齿轮由电机驱动旋转，工作状态的大齿轮与小齿轮啮合传动；
[0007] 在一维电动台上设置光栅尺传感器和压力传感器；光栅尺传感器用于测量一维电动台移动的距离，压力传感器用于测量一维电动台与大齿轮之间的压力；采用电流传感器监测电机的电流值；上位机读取PLC在现场采集的电流、压力和位移信号；
[0008] 该方法为：
[0009] 步骤一、获取锥齿轮副间隙的机械零位读数；
[0010] 步骤A1、手动调整至工装机械零位位置，此时锥齿轮副的大齿轮安装在工作位置，小齿轮未安装，处于自由状态；
[0011] 步骤A2、令一维电动台从初始位置开始向大齿轮移动，当电压传感器采集的压力信号达到0.2N时，表明一维电动台接触到大齿轮，则一维电动台停止移动，记录此时光栅尺传感器的读数作为一维电动台移动距离HA1；
[0012] 令一维电动台返回初始位置，并反复执行步骤A2所述操作，获取十组数据HA1、HA2、HA3、HA4、HA5、HA6、HA7、HA8、HA9和HA10；
[0013] 步骤A3、获取锥齿轮副间隙的机械零位读数
[0014] 步骤A4、给电机供电，电机带动未与大齿轮啮合的小齿轮空转，电流传感器采集的电机的电流信号，记录电机的空转电流A0；
[0015] 步骤二、获取锥齿轮副间隙的测量终止位读数；
[0016] 步骤B1、手动调整，利用弹簧给锥齿轮副的小齿轮和大齿轮之间施加10N±0.2N的相互作用力，令小齿轮和大齿轮的啮合位置无限接近；
[0017] 步骤B2、给电机供电，电机带小齿轮转动，大齿轮随小齿轮转动，舵机锥齿轮副进行工作状态；此时电流传感器监测到电机的电流远大于其空转电流A0；
[0018] 步骤B3、令一维电动台从初始位置开始向大齿轮移动，一维电动台与大齿轮接触后推动大齿轮向背离小齿轮方向移动，电流传感器监测到电机的电流随着小齿轮和大齿轮间隙加大而减小，当电机的电流值处于A0+0.01A～A0+0.03A范围内时，表明此时的舵机锥齿轮副的间隙为优化工作间隙，一维电动台停止移动，记录此时光栅尺传感器的读数作为一维电动台移动距离HB1；
[0019] 令一维电动台返回初始位置，并反复执行步骤B3所述操作，获取十组数据HB1、HB2、HB3、HB4、HB5、HB6、HB7、HB8、HB9和HB10；
[0020] 步骤B4、获取锥齿轮副间隙的测量终止位读数
[0021] 步骤三、根据步骤一获取的锥齿轮副间隙的机械零位读数HA和步骤二获取的锥齿轮副间隙的测量终止位读数HB来获取舵机锥齿轮副的优化间隙D＝HB-HA；所述优化间隙D对应舵机系统需要的调整垫片厚度，舵机系统加入此厚度调整垫片后，能保证系统工作时，锥齿轮副处于优化的工作间隙位置。
[0022] 本发明的优点：本发明所述舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法实现自动化测量，解决了锥齿轮副间隙与可测参数之间的对应关系，从而解决调整垫片的规格装前确认问题，即通过实际测量锥齿轮传动的优化间隙，给出推荐的调整垫片的规格，减少重复选配的工作。
附图说明
[0023] 图1是本发明所述舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法的原理框图。
具体实施方式
[0024] 具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述舵机锥齿轮副间隙自动化测量方法，该方法的测量工装包括电机3、电流传感器4、光栅尺传感器5、压力传感器6和一维电动台7；
[0025] 锥齿轮副包括小齿轮1和大齿轮2，小齿轮1由电机3驱动旋转，工作状态的大齿轮2与小齿轮1啮合传动；
[0026] 在一维电动台7上设置光栅尺传感器5和压力传感器6；光栅尺传感器5用于测量一维电动台7移动的距离，压力传感器6用于测量一维电动台7与大齿轮2之间的压力；采用电流传感器4监测电机3的电流值；上位机9读取PLC8在现场采集的电流、压力和位移信号；
[0027] 该方法为：
[0028] 步骤一、获取锥齿轮副间隙的机械零位读数；
[0029] 步骤A1、手动调整至工装机械零位位置，此时锥齿轮副的大齿轮2安装在工作位置，小齿轮1未安装，处于自由状态；
[0030] 步骤A2、令一维电动台7从初始位置开始向大齿轮2移动，当电压传感器6采集的压力信号达到0.2N时，表明一维电动台7接触到大齿轮2，则一维电动台7停止移动，记录此时光栅尺传感器5的读数作为一维电动台7移动距离HA1；
[0031] 令一维电动台7返回初始位置，并反复执行步骤A2所述操作，获取十组数据HA1、HA2、HA3、HA4、HA5、HA6、HA7、HA8、HA9和HA10；
[0032] 步骤A3、获取锥齿轮副间隙的机械零位读数
[0033] 步骤A4、给电机3供电，电机3带动未与大齿轮2啮合的小齿轮1空转，电流传感器4采集的电机3的电流信号，记录电机3的空转电流A0；
[0034] 步骤二、获取锥齿轮副间隙的测量终止位读数；
[0035] 步骤B1、手动调整，利用弹簧给锥齿轮副的小齿轮1和大齿轮2之间施加10N±0.2N的相互作用力，令小齿轮1和大齿轮2的啮合位置无限接近；
[0036] 步骤B2、给电机3供电，电机3带小齿轮1转动，大齿轮2随小齿轮1转动，舵机锥齿轮副进行工作状态；此时电流传感器4监测到电机3的电流远大于其空转电流A0；
[0037] 步骤B3、令一维电动台7从初始位置开始向大齿轮2移动，一维电动台7与大齿轮接触后推动大齿轮2向背离小齿轮1方向移动，电流传感器4监测到电机3的电流随着小齿轮1和大齿轮2间隙加大而减小，当电机3的电流值处于A0+0.01A～A0+0.03A范围内时，表明此时的舵机锥齿轮副的间隙为优化工作间隙，一维电动台7停止移动，记录此时光栅尺传感器5的读数作为一维电动台7移动距离HB1；
[0038] 令一维电动台7返回初始位置，并反复执行步骤B3所述操作，获取十组数据HB1、HB2、HB3、HB4、HB5、HB6、HB7、HB8、HB9和HB10；
[0039] 步骤B4、获取锥齿轮副间隙的测量终止位读数
[0040] 步骤三、根据步骤一获取的锥齿轮副间隙的机械零位读数HA和步骤二获取的锥齿轮副间隙的测量终止位读数HB来获取舵机锥齿轮副的优化间隙D＝HB-HA；所述优化间隙D对应舵机系统需要的调整垫片厚度，舵机系统加入此厚度调整垫片后，能保证系统工作时，锥齿轮副处于优化的工作间隙位置。
[0041] 光栅尺传感器5外置于一维电动台7。
[0042] 工作原理：
[0043] 锥齿轮副间隙不同，导致锥齿轮驱动电机电流较大波动变化，对应优化的锥齿轮副间隙，相应电流稳定，采用电流传感器4采集电机电流，一般工作电流值在A0附近。但是当间隙不当，如小齿轮1和大齿轮2无限接近，近似于卡在一起，超出了优化间隙范围，则电机3的工作电流会远大于A0，工作噪声大，机械磨损大。
[0044] 本实施方式利用具有外置光栅尺传感器5的一维电动台7驱动锥齿轮副间隙微量变化，根据电流传感器4的电流，光栅尺传感器5记录相应锥齿轮副优化间隙大小。
[0045] 采用压力传感器6反映一维电动台7与锥齿轮的大齿轮2接触时的驱动力大小，辅助自动化测量过程。
[0046] 利用可编程逻辑控制器PLC对各个传感器信号进行采集，并且对一维电动台7的电机进行自动驱动，PLC8与上位机9进行信息交互，利用上位机9读取的电流和压力信息，判断锥齿轮副的优化间隙位置(对应光栅尺数据)。
[0047] 下面给出一个具体实施例：锥齿轮副间隙测量需要进行机械零位和终止位两个位置的测量，根据二者位移之差，加上结构上的固定尺寸1.500mm，即为锥齿轮副间隙。表1为锥齿轮副间隙测量试验数据，测量时共进行了10次，分别对应序号1到10的结果。
[0048] 表1锥齿轮副间隙测量数据 单位：mm
[0049]
[0050] 可以看出，锥齿轮副间隙10次测量的均值为1.7658mm，测量标准差为0.00494mm，满足技术指标要求。根据测量结果,建议相应调整垫片1厚度1.8mm。
